海底热液硫化物——深海采矿前沿探索

结合深海采矿的现状,以海底热液硫化物这一潜在开采对象为基础,对国内外的相关研究与开发动态情况进行了介绍,分析了海底热液硫化开采远景,在剖析海底热液硫化物开采研究现实意义的基础上,提出海底热液硫化物是我国海洋采矿发展的新契机.并建议相关部门结合大洋战略逐步完善我国深海基础机电产品及工程装备研发体系.结合海底热液硫化物探测技术的发展,同步开展开采系统的前期研究工作,从而引导并推进我国深海采矿及海洋工程技术的发展.     

海底热液硫化物资源研究现状与展望

现代海底热液活动分布广泛,介绍了海底热液硫化物开采情况,阐述了目前硫化物矿区的申请和资源评价状况。综合研究表明,认识海底矿产资源的时空分布规律,提高对海底多金属矿集区的预测能力,可为我国在"区域"内的资源勘探提供支撑。加强海底热水矿床的三维结构分析,开展圈矿与矿床储量综合评价技术研究,建立海底热液硫化物资源地质模型,是未来发展的主要方向。     

海底热液多金属硫化物勘探开发与管理研究

文章综合分析了热液多金属硫化物勘探开发的技术可行性、经济可行性、环境和生物影响以及管理政策,并在此基础上,提出了建立我国国际海底资源开发的战略和对策建议。     

北极海盆的深海热液

从海底地壳开裂处涌出一般带有大量生物的深海热泉的现象已众所周知。一开始在太平洋和大西洋中找到了它们 ,而在 2 0世纪和 2 1世纪交接期印度洋中也发现了热液 ,而后就输到高纬度的北极海区了。在极区盆地中应当有热液已有过报道。例如 ,1 993年 9月 ,俄 德联合北极考察队乘坐“极地”(Polarstern)号破冰船 ,在拉普帖夫海加克利 (Гакке х)海岭东端 (77°45′N、1 2 5° 55′E ,水深 1 990m) ,获得了对研究热液非常有意义的样品 ,证实了在这个海岭上存在着热液活动 ;但是 ,在 2 0 0 1年 ,美国和德国破冰船“健康”(Healy)号和“极…     

深海热液活动区的微生物作用

深海(约2600m深)热液活动区的微生物作用是非常重要的,在此区域发现许多动物食物链的基础是由微生物作用提供,如氧化硫细菌。它的化学作用是以氧化无机化合物为能源,被认为是深海热液活动区——非学合区的初级生产力。同时深海热液活动区的微生物作用可能揭示生命起源的奥秘。因此自20世纪70年代在深海发现热液活动后不久,Alongi,D.M.1990年,Jannasch,H.W.等1985年就注意到了在此区域的微生物,并通过各种方法观察研究。其中包括:(1)用落射式荧光显微镜和核苷酸测定法证实在热液活动区有相当数量的细菌存在。(2)在热液活动区的沉积物上发…     

PACMANUS英安岩基质上的热液矿床：古火山成因块状硫化物成矿环境类比

1991年人们在巴布亚新几内亚北部马纳斯(Manus)弧后盆地东部发现块状硫化物之后,于1993年又对其作了进一步勘察。这是目前所知为数不多的几种完全与高硅质火山岩伴生的现代海底沉积类型之一。这些硫化物与古火山成因块状硫化物(VMS)非常相似,是探索岸基(Land-based)勘探新方法的最佳天然实验室。     

大西洋中脊热液硫化物的矿物学研究

利用１９８９年在大西洋热液活动区采集的块状硫化物样品，采用矿相显微镜、电子显微镜和电子探针等手段，进行了矿物共生组合、矿物形态与成分标型及其演化特征研究。结果表明，大西洋热液成矿作用可以划分为热液期与沉积期两个成矿期，和石英－黄铁矿阶段、黄铁矿阶段、多金属硫化物阶段、胶状黄铁矿阶段和非晶质ＳｉＯ２阶段等５个成矿阶段；不同成矿阶段黄铁矿的共生矿物和矿物特征不同，在晶体形态上具有从单形晶－聚形晶－胶状     

深海热液环境中脂肪酸组成的研究进展

1977年科学家们在东太平洋拉帕戈斯裂谷发现了深海热液喷口,揭示了以化能合成为基础的一个新的生命世界。围绕喷口的热液环境不同于一般深海环境,具有异常的化学特征:高温、高压且硫化物含量丰富,因此,接近热液的生物,     

现代海底热液块状硫化物矿床的资源潜力评价

现代海底热液活动及其资源效应是近30年来地球科学中的重要研究方向。调查研究表明,有200多个现代海底热液块状硫化物矿床分布于现代海底的各种构造环境中,其中以洋中脊和弧后环境居多,这些矿床中有40多个还具有较大的规模和储量,其中的10个在目前阶段是可以进行勘探和开采利用的。由于巨大的资源潜力,一些国际著名的矿业公司开始关注并投资于现代海底热液块状硫化物矿床的商业性勘探与开发,并希望在5年内获得商业性效益。而在我国,对于海底热液硫化物矿床的调查与研究才刚刚起步。在收集和整理世界各国调查研究资料的基础上,总结分析了现代海底热液硫化物矿床的产出特征、矿物和元素组成等,分析了海底热液硫化物矿床的资源潜力,并对我国的调查与勘探工作提出了展望。     

深海热液喷口生物群落的研究进展

深海热液喷口生物群落并不依赖光合作用获取能量,它们是一类独特的生物类型,其食物链的基础是化学合成细菌,这些细菌依靠喷口热液中的还原无机物氧化．利用CO。合成有机碳,它们共生于大个体动物的软组织或绍中,向寄主提供生存必需的有机碳。地质时期古热液喷口生物群落的研究还表明,该类生物群落在古生代（可能更早）即已出现。此外,现代热液喷口与古热液喷口生物群落的比较研究,在探索该生物群落乃至早期生命的起源、演化方面也取得了可喜进展。     

Deep Caribbean Sea warming

Data collected from hydrographic stations occupied within the Venezuelan and Columbian basins of the Caribbean Sea from 1922 through 2003 are analyzed to study the decadal variability of deep temperature in the region. The analysis focuses on waters below the 1815-m sill depth of the Anegada–Jungfern Passage. Relatively dense waters (compared to those in the deep Caribbean) from the North Atlantic spill over this sill to ventilate the deep Caribbean Sea. Deep warming at a rate of over 0.01 °C decade^–1 below this sill depth appears to have commenced in the 1970s after a period of relatively constant deep Caribbean Sea temperatures extending at least as far back as the 1920s. Conductivity–temperature–depth station data from World Ocean Circulation Experiment Section A22 along 66°W taken in 1997 and again in 2003 provide an especially precise, albeit geographically limited, estimate of this warming over that 6-year period. They also suggest a small (0.001 PSS-78, about the size of expected measurement biases) deep freshening. The warming is about 10 times larger than the size of geothermal heating in the region, and is of the same magnitude as the average global upper-ocean heat uptake over a recent 50-year period. Together with the freshening, the warming contributes about 0.012 m decade^–1 of sea level rise in portions of the Caribbean Sea with bottom depths around 5000 m.     

深海极端环境深部生物圈微生物学研究综述

20世纪下半叶是人类进行自然探索最为活跃的一段时期。新发现、新技术和新概念层出不穷，大大拓展了人们对宇宙和生命的视野和认识。在海洋学领域，深海热液喷口化能自养(chemolithoautotrophy)系统的发现大大激发了人们对洋底生物多样性及生命形式、过程、起源和进化的兴趣和热情(Baross et al.，1985)。最近30年相继开展的国际深海钻探计划(deep sea drilling project，DSDP)和大洋钻探计划(ocean drilling program，ODP)为我们揭示了一个以前未曾想象到的埋藏在海底沉积物和上部洋壳中的海底深部生物圈(subseafloor deep biosphere)微生物世界。近期研究表明， 深海热液系统中的嗜热和极端嗜热古菌据推测就来源于海底深部生物圈(Delaney et al.，1998;Summit et al.，2001)，由此推断，生命的真正起源就发生在地球深部生物圈内。巨大的深度和广度，使得海底深部生物圈容纳了大量的微生物生物量和新颖独特的代谢潜力(Whitman et al.，1998)。由于洋壳板块运动而产生的海底地质构造和过程的异质性、洋壳地球化学过程的复杂性，以及在漫长地质年代中的气候变迁和海洋真光层颗粒物沉降输出的历史和地理差异性，埋藏在海底沉积物和上部洋壳中的生命赖以维持和繁衍的能量供给形式具有高度的多样性， 海底深部生物圈蕴育着丰富多样的代谢形式和新颖的生理生化机制(IPSC，2001)。海洋深部生物圈内的古菌群落将作为特定地质微生物标志(geomicrobiological signature)，用来指示过去和现代海洋的地球化学变化和地质环境变迁(inagaki et al.，2001)。海洋微生物生态学研究在最近的20年中取得了一些重要进展，与全球海洋地质历史、地质事件、地质过程和地质作用相关的深海微生物生态学研究，已发展成为一门具有独特魅力的新兴学科，即海洋“地质微生物学”(geomicrobiology)。在46亿年的地球历史中，地圈和生物圈的协同进化过程主要是在微生物的作用下完成的，微生物在海洋沉积物和洋壳中的生物地球化学作用，既是微生物的生态学，又是沉积地质过程和洋壳蚀变的动力学，许多原来以为“无机” 的地质过程，其实都是生命活动的结果(汪品先，2003)。在过去的10年中，分子、遗传、生化和基因组学等现代生物技术被引入地质微生物学的研究中，不但揭示了许多地质环境的微生物多样性，而且阐明了微生物在生物地球化学过程中所发挥的独特作用及环境和生态功能(Newman et al.，2002)。海洋深部生物圈微生物的研究已成为新世纪海洋领域中地学和生物学交叉互补、综合研究前沿的一个新热点和生长点，被列入刚刚启动的国际综合大洋钻探计划(Integrated Ocean Drilling Program，IODP)研究项目的首选(IPSC，2001；中国大洋钻探学术委员会，2003)。尽管这一领域的研究才刚刚起步，却已显示了旺盛的生命力和发展应用前景。     

Heat budget in the Japan Sea

The long-term mean (31-year mean) surface heat fluxes over the Japan Sea are estimated by the bulk method using the most of the available vessel data with the resolution of 1^o×1^o. The long-term annual mean net heat flux is about –53 W m^–2 (negative sign means upward heat flux) with the annual range from 133 W m^–2 in May to –296 W m^–2 in December. The small gain of heat in the area near Vladivostok seems to indicate the existence of cold water flowing from the north. In that area in winter, the mean loss of heat attains about 200 W m^–2, and the Bowen's ratio is over the unity. The largest insolation occurs in May in the Japan Sea, and the upward latent heat flux becomes the largest in November in this area. The heat flux of Haney type is also calculated, and the result, shows that the constantQ ₁ has the remarkable seasonal and spatial variation, while the coefficientQ ₂ has relatively small variation throughout all seasons. Under the assumption of constant volume transport of 1.35×10⁶ m³s^–1 through the Tsugaru Strait, the long-term averages of the volume transport through the Tsushima and Soya Straits are estimated to be about 2.20 and 0.85×10⁶ m³s^–1 from the result of the mean surface heat flux, respectively.     

国家自然科学基金重大研究计划 南海深海过程演变

1研究背景深海是地球表层最晚认识的部分,人类对于深海的知识绝大部分来自最近半个多世纪。1968年开始的深海钻探计划(DSDP),证明洋底在不断扩张;1978年开始的HEBBLE计划,证明几千米海底还有深海风暴;1970年代末发现大洋中脊喷出热液,支持着非光合作用的黑暗食物链;1990年代     

Macrofauna Communities in the Eastern Mediterranean Deep Sea

Abstract. During two expeditions with RV ‘Meteor’ in summer 1993 and winter 1997/98 the structural and functional diversity of the benthic system of the highly oligotrophic eastern Mediterranean deep sea was investigated. The macrofauna communities were dominated by polychaetes even at the deepest stations. The fauna at shallow stations was dominated by surface deposit feeders, whereas subsurface deposit feeders and predators generally increased with depth. A high percentage of suspension‐feeding Porifera was found in the Levantine Basin. Mean abundance and number of taxa of both expeditions were significantly correlated to depth and distance to the nearest coast as well as to the total organic carbon (TOC) content in sediments. Numbers of taxa and abundance decreased generally with depth, although lowest numbers were not found at the deepest stations but in the extremely oligotrophic Levantine and Ierapetra Basin. Biomass measured during the second cruise was extremely low in the Ierapetra Basin and comparable to other extreme oligotrophic seas. The significant correlations found for TOC contents and macrofauna with distance to coast during both expeditions apparently reflect the role of hydrographically governed transport of organic matter produced in coastal regions into greater and extreme depths of the Mediterranean Sea. Seasonal differences in macrofauna communities due to seasonal differences in food supply were not found. However, recent large‐scale hydrographic changes (Eastern Mediterranean Transient, EMT) might change the oligotrophy and, thus, the structure of the benthic communities in the Eastern Mediterranean deep sea.     

我国深海地微生物学研究状况分析

引用国际相关趋势论述我国深海地微生物学的研究状况和研究进展,包括介绍国际间相关研究的历史状况、动态,我国研究的主要课题、内容和成果。展望了我国本领域的前景。     

大深度近海底精细地形地貌探测技术

船载低频多波束测深声纳、侧扫声纳可以对深海海底地形地貌进行快速、高效、大面积探测,但其测量精度有限,难以满足深海科学考察、资源勘探开发对高精度海底地形地貌的需求。随着各类大深度水下移动载体(如深海拖体、水下机器人、遥控潜器和载人潜水器)的涌现,特别是各类耐高压测绘声纳的商业化,使大深度近海底精细地形地貌探测成为可能。首先分析了多波束测深声纳、侧扫声纳和测深侧扫声纳等3种测绘声纳的基本原理,然后分别介绍了各类测绘声纳的国内外典型商业化产品,并通过典型实例分析了其在大深度近海底精细测绘中的应用情况。     

太平洋深海细菌多样性研究进展

深海是指深度在1,000m以下的大洋,从打破深海中没有生命的定论开始,在具有低温、高压、永久黑暗、营养贫乏等特征的深海环境中含有的大量细菌一直以来都是研究的重点对象之一。太平洋作为地球上最大的大洋,人们对其深海细菌的研究从起初的菌种多样性逐步延伸到功能多样性,包括在生态环境中参与的物质循环和能量流动以及代谢产物的功能应用性研究。深海中丰富的菌种资源不仅被应用到生态环境的防治与保护,同时也是酶制剂和药物来源的巨大宝库。太平洋地区的马里亚纳海沟作为地球的最深处,对此区域的研究,不仅可以丰富菌种多样性,更能开发新的菌种应用资源。本文就以上几个方面进行综述,深度整合目前太平洋深海细菌多样性的研究现状。